組み込みソフトウェア開発の概要: 言語、スキル、ユースケース

組み込み開発は、IoT デバイスをサポートするために登場したソフトウェア開発の興味深い分野です。 企業は、自動車のエンジン制御ユニット、スマート冷蔵庫、プリンターなど、処理能力とメモリが限られている小型デバイスで実行できる低レベルのプログラミング言語を作成するために、組み込みソフトウェア エンジニアリング サービスを提供する代理店を雇います。 ソフトウェアはデバイスに組み込まれており、リアルタイムの制約があってもハードウェアとシームレスに連携します。

組み込みソフトウェア開発とは

組み込み SW 開発は、携帯電話、スマート洗濯機、防犯カメラなど、特定の機能を備えたデバイスやシステムで使用されるソフトウェアを設計、開発、テスト、および保守するプロセスです。

組み込みソフトウェア開発は、ソフトウェアおよびハードウェア エンジニア、製品およびプロジェクト マネージャー、品質保証チームが関与する学際的なプロセスです。

組み込みソフトウェア開発サービスを提供する企業は、通常、厳格なプロセスに従ってプロジェクトを完了します。

• 要件分析:プロジェクトの初期段階で、チームはデバイスの要件を分析して、使用する必要があるソフトウェア設計とアーキテクチャを決定します。
• 設計:要件分析の後、チームは全体的なアーキテクチャを含むシステムの設計を開始します。
• 実装:この段階で、ソフトウェア チームは適切なプログラミング言語を使用してコードを記述します。
• テスト:このフェーズには、ソフトウェアが正常に機能していることを確認するための単体テスト、統合テスト、およびシステム テストが含まれます。
• 展開:最終段階では、ソフトウェアがデバイスに展開されます。 チームは、ファームウェア イメージを作成し、システムを構成し、最終テストを完了します。
• 保守:ソフトウェアは、長期にわたって正しく実行されるように、長期にわたって保守およびデバッグされます。

組み込み開発で作業するには、どのプログラミング言語を知っておく必要がありますか?

特定のアプリケーションや制御対象のデバイスやシステムに応じて、組み込みソフトウェアの開発に使用されるプログラミング言語はいくつかあります。

使用されている一般的なプログラミング言語には、次のものがあります。

• C は、ハードウェアのきめ細かな制御を可能にし、非常に用途が広いため、組み込みシステムで使用される人気のある言語です。
• C++ は C の拡張版です。オブジェクト指向プログラミング機能が追加され、より複雑なソフトウェアで使用できます。
• アセンブリは、x86 や ARM などの特定のアーキテクチャで使用されます。 ハードウェアを厳密に制御し、コードを迅速に実行する必要があるシステムでよく使用されます。
• Python は、簡単に習得して使用できる高水準のプログラミング言語です。 開発者は Python を使用して、組み込みシステムを制御するスクリプトを作成します。

また、デバイス、システム、開発環境、および開発チーム自体の好みに応じて、Ada、Rust、Go、Swift などの言語を使用することもあります。

組み込みソフトウェアの一般的な使用例は何ですか?

組み込みソフトウェアは、多くの業界で使用されています。 自動車部門では、エンジン管理、インフォテインメント、トランスミッション制御などのシステムに組み込みソフトウェアを使用しています。

組み込みテクノロジは、多くの場合、スマートフォン、スマートウォッチ、タブレットなどの消費者向けデバイスに見られ、そこでユーザー インターフェイスを制御し、電力消費を管理し、センサーから収集されたデータを処理します。 また、製造ロボットや組立ラインなどの産業システムや、血糖値モニターや人工呼吸器などの医療機器にも組み込まれた技術を見つけることができます。

家庭では、このソフトウェアを使用して、スマート サーモスタットやセキュリティ カメラなどの IoT デバイスや、インターネットに接続された家電製品を制御します。 また、ルーター、モデム、およびネットワーク機器に組み込まれたソフトウェアもあります。 テクノロジーが進歩するにつれて、ユースケースは拡大し続けます。

組み込みソフトウェアエンジニアは何をしますか?

この技術を担当するソフトウェア エンジニアは、特定のデバイスやシステムを制御するために使用されるソフトウェアを設計、開発、保守する必要があります。 ソフトウェアとシステムが連携して正しく機能するように、ハードウェア エンジニアを含む他のチームと緊密に連携する必要があります。

これらのエンジニアは、要件分析、設計、およびコーディングに加えて、ソフトウェアを最適化してパフォーマンスを向上させ、メモリ使用量を削減する必要があります。 また、ソフトウェアの保守、更新、バグ修正、新機能の追加も随時行っていきます。

エンジニアは、ソフトウェアの進歩に合わせて、設計文書やユーザー マニュアルなどのソフトウェアを文書化し、業界のトレンドや新たなテクノロジを最新の状態に保つことも求められます。

組み込みエンジニアは、開発したソフトウェアをテスト、検証、デバッグ、および改善する必要があるため、多くの場合、さまざまな役割を果たします。 多くの場合、職務を遂行するためにチームおよびプロジェクト管理のスキルも必要になります。

組み込みソフトウェア エンジニアに必要なスキルとは?

エンベデッド エンジニアは、特定の技術的スキルだけでなく、共同作業を伴う仕事であるため、平均よりも多くの対人スキルを必要とします。

エンジニアを採用するときは、プログラミング言語を深く理解し、C、C++、アセンブリなどの言語を使用して効率的で適切に構造化されたコードを作成できる開発者を探してください。 組み込みシステムの操作経験、ハードウェアおよびソフトウェア コンポーネントの知識、および IDE または統合開発環境、コンパイラ、デバッガの使用を含む設計および開発プロセスの深い理解が必要です。

彼らは、リアルタイム システムを理解し、これらのシステムの制約を満たすことができるソフトウェアを設計および実装する能力を備えている必要があります。 職務中にソフトウェアの問題をトラブルシューティングおよびデバッグする必要があることが多いため、強力な問題解決スキルが必要です。

開発者は、TCP/IP、UART、SPI などの組み込みシステムに見られる通信プロトコルを理解し、ネットワーク化されたシステムを作成する能力を備えている必要があります。

また、安全性とセキュリティの基準を含む業界の基準と規制をしっかりと理解し、これらの要件に沿ってソフトウェアを設計する能力も必要です。 すべてのソフトウェア開発者と同様に、バージョン管理システムや、アジャイルやスクラムなどのソフトウェア開発方法論に精通している必要があります。

チームを雇うときは、他のチーム メンバーと効果的にコミュニケーションでき、企業文化に適合し、技術的でない利害関係者に技術的な概念を説明できる開発者を探してください。

ほとんどの場合、電気工学またはコンピューター サイエンスの学位と、組み込みシステムの設計に関する実務経験が必要です。

最終的な考え

デバイスがよりスマートになり、業界のリーダーがロボティクスとマシンを導入して製造プロセスを自動化するにつれて、組み込み開発の重要性がますます高まっています。